Метод вытеснения воды: Приборы для получения и собирания газов — урок. Химия, 8 класс.

Практическая работа Получение кислорода и изучение его свойств

Лабораторные способы получения неорганических веществ

Основные способы получения (в лаборатории) конкретных веществ, относящихся к изученным классам неорганических соединений.

Лабораторные способы получения веществ отличаются от промышленных:

Углекислый газ CO₂ в лаборатории получают при помощи аппарата Киппа при взаимодействии соляной кислоты с мелом или мрамором:

2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂

В лаборатории угарный газ проще всего получить, действуя концентрированной серной кислотой на муравьиную кислоту:

HCOOH → H₂O + CO

Сероводород в лаборатории легко получить действием разбавленной серной кислоты на сульфиды металлов, например, сульфид железа (II):

FeS + H₂SO₄→ FeSO₄ + H₂S

Эта реакция также проводится в аппарате Киппа.

Аммиак в лаборатории получают при нагревании смеси солей аммония с щелочами.

Например, при нагревании смеси хлорида аммония с гашеной известью:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂→ CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O

Эти вещества тщательно перемешивают, помещают в колбу и нагревают.

Азотную кислоту в лаборатории получают действием концентрированной серной кислоты на кристаллический нитрат натрия и калия при небольшом нагревании:

H₂SO_4(конц.) + NaNO₃→ NaHSO₄ + HNO₃↑

При этом менее летучая кислота вытесняет более летучую кислоту из соли.

При более сильном нагревании образуется сульфат натрия, но и образующаяся азотная кислота разлагается.

При взаимодействии ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании образуется ортофосфорная кислота:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄→ 3CaSO₄ + 2H₃PO₄

В лаборатории кремний получают при взаимодействии смеси чистого песка с порошком магния:

2Mg + SiO₂→ 3MgO + Si

Кислорода в лаборатории можно получить при разложении целого ряда неорганических веществ.

Чаще всего в лаборатории кислород получают разложением перманганата калия:

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Выделяющийся кислород можно собрать вытеснением воздуха:

Также кислород можно собирать методом вытеснения воды:

Обнаружить кислород можно очень просто: тлеющая лучинка вспыхивает в атмосфере кислорода.

Кислород можно получить также разложением пероксида водорода:

2H₂О₂  →  2H₂O + O₂

Реакция катализируется оксидом марганца (IV) MnO₂.

Разложение бертолетовой соли KClO₃ — еще один способ получения кислорода в лаборатории:

2KClO₃  →  2KCl + 3O₂

Реакция также протекает в присутствии катализатора, оксида марганца (IV) MnO₂.

Водород в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

2H₂О  →  2H₂ + O₂

При взаимодействии минеральных кислот (не сильных окислителей) с активными металлами и металлами средней активности также образуется водород.

Например, соляная кислота реагирует с цинком с образованием водорода:

Zn + 2HCl  →  ZnCl₂ + H₂

Собирать водород можно методом вытеснения воздуха, так как водород — гораздо более легкий газ, чем воздух.

Также для собирания водорода подходит метод вытеснения воды, так как водород плохо растворим в воде:

Водород выделяется также при взаимодействии активных металлов (расположенных в ряду активности до магния) с водой.

Например, натрий активно реагирует с водой с образованием водорода:

2Na + 2H₂O  →  2NaOH + H₂

Стр. 162в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

2H₂О  →  2H₂ + O₂

При взаимодействии минеральных кислот (не сильных окислителей) с активными металлами и металлами средней активности также образуется водород.

Стр. 162в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Мультимедиа: метод вытеснения воды | Глава 3, Урок 2

Пропустить навигацию

• Глава 1

  • Урок 1. Молекулы материи
  • Урок 2: Молекулы в движении
  • Урок 3: Взлеты и падения термометров
  • Урок 4: Движение молекул в твердом теле
  • Урок 5: Воздух, он действительно там

• Глава 2

  • Урок 1: Тепло, температура и теплопроводность
  • Урок 2: Изменения состояния — испарение
  • Урок 3: Изменения состояния — конденсация
  • Урок 4: Изменения состояния — замораживание
  • Урок 5: Изменения состояния — плавление

• Глава 3

  • Урок 1: Что такое плотность?
  • Урок 2: Определение объема — метод вытеснения воды
  • Урок 3: Плотность воды
  • Урок 4: Плотность — уменьшение и плавание для твердых тел
  • Урок 5: Плотность — опускание и плавание жидкостей
  • Урок 6: Температура и плотность

• Глава 4

  • Урок 1: протоны, нейтроны и электроны
  • Урок 2: Периодическая таблица
  • Урок 3: Периодическая таблица и модели уровней энергии
  • Урок 4: Энергетические уровни, электроны и ковалентная связь
  • Урок 5: Энергетические уровни, электроны и ионная связь
  • Урок 6. Представление связей с помощью точечных диаграмм Льюиса

• Глава 5

  • Урок 1: Вода — это полярная молекула
  • Урок 2: Поверхностное натяжение
  • Урок 3: Почему вода растворяет соль?
  • Урок 4: Почему вода растворяет сахар?
  • Урок 5: Использование растворения для идентификации неизвестного
  • Урок 6: Влияет ли температура на растворение?
  • Урок 7: Могут ли жидкости растворяться в воде?
  • Урок 8: Могут ли газы растворяться в воде?
  • Урок 9: Растворение при изменении температуры

• Глава 6

  • Урок 1: Что такое химическая реакция?
  • Урок 2: Контроль количества продуктов в химической реакции
  • Урок 3: Формирование осадка
  • Урок 4: Температура и скорость химической реакции
  • Урок 5: Катализатор и скорость реакции
  • Урок 7: Энергетические изменения в химических реакциях
  • Урок 8: рН и изменение цвета
  • Урок 9: Нейтрализация кислот и оснований
  • Урок 10: Углекислый газ может сделать раствор кислым
  • Урок 12: Природные ресурсы и синтетические материалы

• Водоизмещение
• Атомный размер и масса
• полиэтилен
• Поливинил хлорид
• Латунь

Как найти объем с помощью метода вытеснения воды

Наука учит нас мыслить нестандартно. Итак, в то время как другие могут использовать воду только для питья и купания, мы научимся использовать ее, чтобы найти объем объекта.

Даже Ворон использует его!

Помните старую басню Эзопа «Ворон и кувшин»? В нем ворона умеет поднимать уровень воды, бросая камни в кувшин. На самом деле это очень хорошее практическое применение метода вытеснения воды.

Представьте себе мир, состоящий только из цилиндров, конусов, кубов и сфер. Как легко было бы применить математику в таком правильном и четко определенном месте, как это! Например, все, что вам нужно сделать, это запомнить набор из четырех формул, и вы легко сможете узнать объем чего угодно. Но прежде чем просить Творца пересмотреть Его замысел, спросите себя, действительно ли вы хотели бы жить в таком месте?

Плавные изгибы и случайные края различных вещей вокруг нас — именно то, что делает их такими красивыми. Мир со всеми его несовершенствами совершенен таким, какой он есть. И для того, чтобы здесь жить, нам тоже не нужно жертвовать математикой, благодаря одному замечательному древнегреческому мыслителю и изобретателю Архимеду.

Среди многих замечательных изобретений Архимеда есть то, что сегодня известно как метод вытеснения водой. Его можно использовать для точного расчета объема любого объекта, независимо от его формы, и самое приятное то, что он также не требует каких-либо сложных математических вычислений. Это так же просто, как и гениально. В следующих разделах мы узнаем, как это работает. Но перед этим давайте сначала рассмотрим, как великий Архимед пришел к этой идее.

История изобретения

Архимед жил в Сиракузах, Греция, более 2000 лет назад. Он был физиком, математиком, инженером и астрономом. Рассказы о его мудрости и гениальности были хорошо известны по всей стране.

У короля Сиракуз была золотая корона, сделанная одним из лучших ювелиров в его королевстве. Чистое золото, необходимое для этого, предоставил сам король. Ювелир отлично поработал над изготовлением короны, но король подозревал, что он подмешал чистое золото серебром. Однако, поскольку в то время не было средств для проверки чистоты металла, утверждение ювелира не могло быть подтверждено. Царь призвал Архимеда и поручил ему проверить подлинность золотой короны, но не уничтожить ее.

Это был настоящий вызов! Архимед работал много дней, испробовал все известные методы и применил все свои математические знания; однако он просто не мог найти решения. Однажды, все еще борясь с проблемой, Архимед решил принять успокаивающую ванну, чтобы проветрить голову. Он наполнил ванну водой и приготовил для него ванну.

Когда Архимед шагнул в полную ванну, он заметил, что из нее выплеснулось немного воды. Когда он погрузил большую часть своего тела в воду, вылилось еще больше воды. Он сразу понял, что нашел ответ на проблему короля.

Он был так взволнован, что выпрыгнул из ванны и побежал по улицам совершенно голым, крича «Эврика, Эврика!!!». Он представил результаты королю, используя которые, король смог доказать, что ювелир действительно обманул его, добавив серебра в корону.

Сегодня метод Архимеда известен как метод вытеснения воды и широко используется благодаря своей простоте и точности.

Как работает метод

Так как же Архимед смог проверить изготовление короны, наблюдая за переливом воды из своей ванны?

Когда Архимед шагнул в ванну и увидел, что вода в ней перелилась через край, он сразу понял, что между происшествием двух событий есть какая-то связь. Когда он погрузился дальше и увидел, что перелилось еще больше воды, он сразу понял, что отношение между его массой и массой переливающейся воды было прямым.

Он понял, что если корону полностью погрузить в воду и измерить точное количество воды, которая в результате переливается через край, то оно будет равно объему короны. Зная объем, можно рассчитать его плотность, то есть массу, деленную на объем.

Плотность короны была бы ниже, чем у чистого золота, если бы к ней был добавлен более дешевый и менее плотный металл, такой как серебро. Таким образом, это была тщательная проверка, с помощью которой Архимед смог доказать фальшь ювелира.

Метод вытеснения водой можно использовать для точного определения объема объекта любой формы. По сути, он основан на том факте, что для всех практических целей вода несжимаема. Поэтому, когда объект попадает в воду, находящуюся в контейнере, вода вытесняется, освобождая для него место. Таким образом, объект, полностью погруженный в воду, вытесняет объем воды, точно равный его собственному объему.

Плавучесть: При падении в воду некоторые объекты тонут, а другие всплывают. Архимед понял причину этого и сформулировал принцип, объясняющий это, известный сегодня как принцип Архимеда.

Принцип Архимеда: Любой объект, полностью или частично погруженный в жидкость, поднимается вверх с силой, равной весу жидкости, которую вытесняет объект.

Таким образом, если объект вытеснит больший вес жидкости, он будет плавать, в противном случае он утонет. Большие корабли, хотя и очень тяжелые, способны плавать, так как вытесняют несколько тонн воды. С другой стороны, небольшой камень намного легче по весу. Однако он все равно тонет, потому что способен вытеснить лишь небольшой вес воды.

Как найти объем

Метод вытеснения воды Архимедом — один из самых удобных и простых методов измерения объема объекта неправильной формы. И вам не нужна ванна, чтобы это работало! Как вы увидите, вы можете применить этот метод на практике, используя всего несколько базовых инструментов и выполнив следующие шаги.

Требования:

1. Неправильный объект.
2. Градуированная цилиндрическая мерная колба, достаточно большая, чтобы в нее поместился объект.
3. Блокнот и калькулятор.

Примечание. Показания мерной колбы указаны в мл.

Процедура:

1. Наполните мерную колбу достаточным количеством воды. Основная идея здесь состоит в том, чтобы не заполнять его выше самой верхней маркировки. Хороший способ убедиться в этом — наполнить колбу только наполовину, оставив достаточно отметок над уровнем воды.
2. Когда вода уляжется, прочтите маркировку внизу мениска, то есть изогнутую линию уровня воды. Это начальный объем воды внутри мерной колбы. Запишите его как «Vol1». В нашем примере начальный уровень воды составляет 13,33 мл. Таким образом Том1 = 13,33 мл .
3. Теперь возьмите предмет неправильной формы, объем которого вы хотите измерить, и аккуратно опустите его в колбу. Подождите некоторое время, пока вода отстоится, и обратите внимание на маркировку, соответствующую поднятому уровню воды. Это объем воды плюс объем объекта «Vol2». В нашем примере Vol2 = 30 мл .
4. Теперь используйте следующую формулу для расчета объема объекта.

Том _{(объект)} = Том _{(вода + объект)} — Том _(вода)

Том _{(объект)} = Vol2 — Vol1

Том _{(объект) 9027 = (30–13333333. Volume (объект) 9027 = (30–33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333. . (объект) = 16,66 мл.}

После того, как вы поняли шаги, показанные выше, попробуйте решить примеры, чтобы лучше понять метод вытеснения воды для расчета объема.

Примечание. Размеры мерной колбы указаны в мл.

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Как найти плотность

Архимед смог рассчитать плотность кроны, используя метод вытеснения воды. Мы тоже можем рассчитать плотность любого объекта неправильной формы, используя шаги, описанные ниже.

1) Найдите объем объекта, как описано в предыдущем разделе.

2) Используйте весы, чтобы найти массу объекта. Теперь, исходя из определения плотности, мы приходим к следующему уравнению, которое можно использовать для вычисления плотности объекта:0003

Плотность = Масса ÷ Объем

Например, если расчетный объем объекта составляет 4 мл. а его масса 8 г, то его плотность будет (8 ÷ 4) = 2 г/мл

Таким образом, Архимед более 2000 лет назад придумал метод вытеснения воды, с помощью которого можно было найти объем неправильной формы.